TCP/IP協(xié)議不是TCP和IP這兩個(gè)協(xié)議的合稱，而是指因特網(wǎng)整個(gè)TCP/IP協(xié)議族?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol Suite）是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信模型，以及一整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議家族，為互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)通信架構(gòu)。它常被通稱為TCP/IP協(xié)議族（英語：TCP/IP Protocol Suite，或TCP/IP Protocols），簡(jiǎn)稱TCP/IP。因?yàn)樵搮f(xié)議家族的兩個(gè)核心協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議），為該家族中最早通過的標(biāo)準(zhǔn)。由于在網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議普遍采用分層的結(jié)構(gòu)，當(dāng)多個(gè)層次的協(xié)議共同工作時(shí)，類似計(jì)算機(jī)科學(xué)中的堆棧，因此又被稱為TCP/IP協(xié)議棧（英語：TCP/IP Protocol Stack） 。

OSI中的層	功能	TCP/IP協(xié)議族
應(yīng)用層	文件傳輸，電子郵件，文件服務(wù)，虛擬終端	TFTP，HTTP，SNMP，F(xiàn)TP，SMTP，DNS，Telnet 等等
表示層	數(shù)據(jù)格式化，代碼轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)加密	沒有協(xié)議
會(huì)話層	解除或建立與別的接點(diǎn)的聯(lián)系	沒有協(xié)議
傳輸層	提供端對(duì)端的接口	TCP，UDP
網(wǎng)絡(luò)層	為數(shù)據(jù)包選擇路由	IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP
數(shù)據(jù)鏈路層	傳輸有地址的幀以及錯(cuò)誤檢測(cè)功能	SLIP，CSLIP，PPP，MTU
物理層	以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式在物理媒體上傳輸數(shù)據(jù)	ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

我們將應(yīng)用層，表示層，會(huì)話層并作應(yīng)用層，從tcp／ip五層協(xié)議的角度來闡述每層的由來與功能，搞清楚了每層的主要協(xié)議

就理解了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)通信的原理。

　　　　首先，用戶感知到的只是最上面一層應(yīng)用層，自上而下每層都依賴于下一層，所以我們從最下一層開始切入，比較好理解

　　　　每層都運(yùn)行特定的協(xié)議，越往上越靠近用戶，越往下越靠近硬件

　　1 物理層

　　　　物理層由來：上面提到，孤立的計(jì)算機(jī)之間要想一起玩，就必須接入internet，言外之意就是計(jì)算機(jī)之間必須完成組網(wǎng)

　　　　

　　　　物理層功能：主要是基于電器特性發(fā)送高低電壓(電信號(hào))，高電壓對(duì)應(yīng)數(shù)字1，低電壓對(duì)應(yīng)數(shù)字0

　　2 數(shù)據(jù)鏈路層

　　　　數(shù)據(jù)鏈路層由來：?jiǎn)渭兊碾娦盘?hào)0和1沒有任何意義，必須規(guī)定電信號(hào)多少位一組，每組什么意思

　　　　數(shù)據(jù)鏈路層的功能：定義了電信號(hào)的分組方式

　　　　以太網(wǎng)協(xié)議：

　　　　早期的時(shí)候各個(gè)公司都有自己的分組方式，后來形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即以太網(wǎng)協(xié)議ethernet

　　　　ethernet規(guī)定

一組電信號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)包，叫做‘幀’
每一數(shù)據(jù)幀分成：報(bào)頭head和數(shù)據(jù)data兩部分

head

data

　　head包含：(固定18個(gè)字節(jié))

發(fā)送者／源地址，6個(gè)字節(jié)
接收者／目標(biāo)地址，6個(gè)字節(jié)
數(shù)據(jù)類型，6個(gè)字節(jié)

　　data包含：(最短46字節(jié)，最長(zhǎng)1500字節(jié))

數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容

　　　　head長(zhǎng)度＋data長(zhǎng)度＝最短64字節(jié)，最長(zhǎng)1518字節(jié)，超過最大限制就分片發(fā)送

　　mac地址：

　　　　head中包含的源和目標(biāo)地址由來：ethernet規(guī)定接入internet的設(shè)備都必須具備網(wǎng)卡，發(fā)送端和接收端的地址便是指網(wǎng)卡的地址，即mac地址

　　　　mac地址：每塊網(wǎng)卡出廠時(shí)都被燒制上一個(gè)世界唯一的mac地址，長(zhǎng)度為48位2進(jìn)制，通常由12位16進(jìn)制數(shù)表示（前六位是廠商編號(hào)，后六位是流水線號(hào)）

　　　　

　　廣播：

　　　　有了mac地址，同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的兩臺(tái)主機(jī)就可以通信了（一臺(tái)主機(jī)通過arp協(xié)議獲取另外一臺(tái)主機(jī)的mac地址）

　　　　ethernet（以太網(wǎng)）采用最原始的方式，廣播的方式進(jìn)行通信，即計(jì)算機(jī)通信基本靠吼

　　　　

　　3 網(wǎng)絡(luò)層

　　　　網(wǎng)絡(luò)層由來：有了ethernet、mac地址、廣播的發(fā)送方式，世界上的計(jì)算機(jī)就可以彼此通信了，問題是世界范圍的互聯(lián)網(wǎng)是由

　　　　一個(gè)個(gè)彼此隔離的小的局域網(wǎng)組成的，那么如果所有的通信都采用以太網(wǎng)的廣播方式，那么一臺(tái)機(jī)器發(fā)送的包全世界都會(huì)收到，

　　　　這就不僅僅是效率低的問題了，這會(huì)是一種災(zāi)難

　　　　

　　　　上圖結(jié)論：必須找出一種方法來區(qū)分哪些計(jì)算機(jī)屬于同一廣播域，哪些不是。如果是就采用廣播的方式發(fā)送，如果不是，

　　　　就采用路由的方式（向不同廣播域／子網(wǎng)分發(fā)數(shù)據(jù)包），mac地址是無法區(qū)分的，它只跟廠商有關(guān)

　　　　網(wǎng)絡(luò)層功能：引入一套新的地址用來區(qū)分不同的廣播域／子網(wǎng)，這套地址即網(wǎng)絡(luò)地址

　　IP協(xié)議：

規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議叫ip協(xié)議，它定義的地址稱之為ip地址，廣泛采用的v4版本即ipv4，它規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址由32位2進(jìn)制表示
范圍0.0.0.0-255.255.255.255 (4個(gè)點(diǎn)分十進(jìn)制，也就是4個(gè)8位二進(jìn)制數(shù))
一個(gè)ip地址通常寫成四段十進(jìn)制數(shù)，例：172.16.10.1

　　ipv6，通過上面可以看出，ip緊缺，所以為了滿足更多ip需要，出現(xiàn)了ipv6協(xié)議：6個(gè)冒號(hào)分割的16進(jìn)制數(shù)表示，這個(gè)應(yīng)該是將來的趨勢(shì)，但是ipv4還是用的最多的，因?yàn)槲覀円话阋粋€(gè)公司就一個(gè)對(duì)外的IP地址，我們所有的機(jī)器上網(wǎng)都走這一個(gè)IP出口。

ip地址分成兩部分

網(wǎng)絡(luò)部分：標(biāo)識(shí)子網(wǎng)
主機(jī)部分：標(biāo)識(shí)主機(jī)

　　注意：?jiǎn)渭兊膇p地址段只是標(biāo)識(shí)了ip地址的種類，從網(wǎng)絡(luò)部分或主機(jī)部分都無法辨識(shí)一個(gè)ip所處的子網(wǎng)

　　例：172.16.10.1與172.16.10.2并不能確定二者處于同一子網(wǎng)

　　子網(wǎng)掩碼

　　　　所謂”子網(wǎng)掩碼”，就是表示子網(wǎng)絡(luò)特征的一個(gè)參數(shù)。它在形式上等同于IP地址，也是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)字，它的網(wǎng)絡(luò)部分全部為1，主機(jī)部分全部為0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知網(wǎng)絡(luò)部分是前24位，主機(jī)部分是后8位，那么子網(wǎng)絡(luò)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，寫成十進(jìn)制就是255.255.255.0。

　　知道”子網(wǎng)掩碼”，我們就能判斷，任意兩個(gè)IP地址是否處在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。方法是將兩個(gè)IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算（兩個(gè)數(shù)位都為1，運(yùn)算結(jié)果為1，否則為0），然后比較結(jié)果是否相同，如果是的話，就表明它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)中，否則就不是。

　　比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子網(wǎng)掩碼都是255.255.255.0，請(qǐng)問它們是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)？?jī)烧吲c子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算，

　　172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001

　　255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

　　AND運(yùn)算得網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

　　172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010

　　255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

　　AND運(yùn)算得網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

　　結(jié)果都是172.16.10.0，因此它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)。

　　ip地址與子網(wǎng)掩碼 按位與 得到網(wǎng)段地址

　　　　

　　總結(jié)一下，IP協(xié)議的作用主要有兩個(gè)，一個(gè)是為每一臺(tái)計(jì)算機(jī)分配IP地址，另一個(gè)是確定哪些地址在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。

　　ip數(shù)據(jù)包

　　ip數(shù)據(jù)包也分為head和data部分，無須為ip包定義單獨(dú)的欄位，直接放入以太網(wǎng)包的data部分

　　head：長(zhǎng)度為20到60字節(jié)

　　data：最長(zhǎng)為65,515字節(jié)。

　　而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的”數(shù)據(jù)”部分，最長(zhǎng)只有1500字節(jié)。因此，如果IP數(shù)據(jù)包超過了1500字節(jié)，它就需要分割成幾個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，分開發(fā)送了。

以太網(wǎng)頭

ip 頭

ip數(shù)據(jù)

　　ARP協(xié)議

　　　　arp協(xié)議由來：計(jì)算機(jī)通信基本靠吼，即廣播的方式，所有上層的包到最后都要封裝上以太網(wǎng)頭，然后通過以太網(wǎng)協(xié)議發(fā)送，在談及以太網(wǎng)協(xié)議時(shí)候，我門了解到

　　　　通信是基于mac的廣播方式實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)在發(fā)包時(shí)，獲取自身的mac是容易的，如何獲取目標(biāo)主機(jī)的mac，就需要通過arp協(xié)議

　　　　arp協(xié)議功能：廣播的方式發(fā)送數(shù)據(jù)包，獲取目標(biāo)主機(jī)的mac地址

　　　　協(xié)議工作方式：每臺(tái)主機(jī)ip都是已知的（我只知道我的局域網(wǎng)ip地址，要給一個(gè)非同一網(wǎng)絡(luò)的我不知道ip地址的電腦發(fā)消息，怎么辦：NET穿透）

　　　　例如：主機(jī)172.16.10.10/24訪問172.16.10.11/24

　　一：首先通過ip地址和子網(wǎng)掩碼區(qū)分出自己所處的子網(wǎng)

場(chǎng)景	數(shù)據(jù)包地址
同一子網(wǎng)	目標(biāo)主機(jī)mac，目標(biāo)主機(jī)ip
不同子網(wǎng)	網(wǎng)關(guān)mac，目標(biāo)主機(jī)ip

　　

二：分析172.16.10.10/24與172.16.10.11/24處于同一網(wǎng)絡(luò)(如果不是同一網(wǎng)絡(luò)，那么下表中目標(biāo)ip為172.16.10.1,通過arp獲取的是網(wǎng)關(guān)的mac)

	源mac	目標(biāo)mac	源ip	目標(biāo)ip	數(shù)據(jù)部分
發(fā)送端主機(jī)	發(fā)送端mac	FF:FF:FF:FF:FF:FF	172.16.10.10/24	172.16.10.11/24	數(shù)據(jù)

　

　三：這個(gè)包會(huì)以廣播的方式在發(fā)送端所處的子網(wǎng)內(nèi)傳輸，所有主機(jī)接收后拆開包，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)ip為自己的，就響應(yīng)，返回自己的mac

　　4 傳輸層

　　　　傳輸層的由來：網(wǎng)絡(luò)層的ip幫我們區(qū)分子網(wǎng)，以太網(wǎng)層的mac幫我們找到主機(jī)嗎，但是只找到主機(jī)有用嗎，是不是程序之間進(jìn)行的溝通啊像QQ、瀏覽器和京東服務(wù)器，然后大家使用的都是應(yīng)用程序，你的電腦上可能同時(shí)開啟qq，暴風(fēng)影音，等多個(gè)應(yīng)用程序，

　　　　那么我們通過ip和mac找到了一臺(tái)特定的主機(jī)，如何標(biāo)識(shí)這臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序，答案就是端口，端口即應(yīng)用程序與網(wǎng)卡關(guān)聯(lián)的編號(hào)。

　　　　傳輸層功能：建立端口到端口的通信(端對(duì)端通信)

　　　　補(bǔ)充：端口范圍0-65535，0-1023為系統(tǒng)占用端口

　　　　

　　　　

　　　　127.0.0.1就是你本機(jī)程序之間進(jìn)行通信的地址，就是自己玩自己，不和別人玩，這叫做本機(jī)的回環(huán)地址，我們測(cè)試的時(shí)候自己模擬客戶端和服務(wù)端。

　　

　　　　

　　tcp協(xié)議：(TCP把連接作為最基本的對(duì)象，每一條TCP連接都有兩個(gè)端點(diǎn)，這種端點(diǎn)我們叫作套接字（socket），它的定義為端口號(hào)拼接到IP地址即構(gòu)成了套接字，例如，若IP地址為192.3.4.16 而端口號(hào)為80，那么得到的套接字為192.3.4.16:80。)

　　當(dāng)應(yīng)用程序希望通過 TCP 與另一個(gè)應(yīng)用程序通信時(shí)，它會(huì)發(fā)送一個(gè)通信請(qǐng)求。這個(gè)請(qǐng)求必須被送到一個(gè)確切的地址。在雙方“握手”之后，TCP 將在兩個(gè)應(yīng)用程序之間建立一個(gè)全雙工 (full-duplex，雙方都可以收發(fā)消息) 的通信。

　　這個(gè)全雙工的通信將占用兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通信線路，直到它被一方或雙方關(guān)閉為止。

　　它是可靠傳輸，TCP數(shù)據(jù)包沒有長(zhǎng)度限制，理論上可以無限長(zhǎng)，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度不會(huì)超過IP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割。

以太網(wǎng)頭

ip 頭

tcp頭

數(shù)據(jù)

　　udp協(xié)議：不可靠傳輸，”報(bào)頭”部分一共只有8個(gè)字節(jié)，總長(zhǎng)度不超過65,535字節(jié)，正好放進(jìn)一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。

以太網(wǎng)頭

ip頭

udp頭

數(shù)據(jù)

　　tcp報(bào)文

　　　　

5 應(yīng)用層

　　　　應(yīng)用層由來：用戶使用的都是應(yīng)用程序，均工作于應(yīng)用層，互聯(lián)網(wǎng)是開發(fā)的，大家都可以開發(fā)自己的應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)多種多樣，必須規(guī)定好數(shù)據(jù)的組織形式

　　　　應(yīng)用層功能：規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式。

　　　　例：TCP協(xié)議可以為各種各樣的程序傳遞數(shù)據(jù)，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必須有不同協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁、FTP數(shù)據(jù)的格式，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了”應(yīng)用層”。

　　　　

　　　　

　　　　

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的tcp/ip五层协议的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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